紅外光譜又叫做紅外吸收光譜,它是紅外光子與分子振動、轉(zhuǎn)動的量子化能級共振產(chǎn)生吸收而產(chǎn)生的特征吸收光譜曲線。要產(chǎn)生這一種效應,需要分子內(nèi)部有一定的極性,也就是說存在分子內(nèi)的電偶極矩。在光子與分子相互作用時,通過電偶極矩躍遷發(fā)生了相互作用。因此,那些沒有極性的分子或者對稱性的分子,因為不存在電偶極矩,基本上是沒有紅外吸收光譜效應的?! ±庾V一般也是發(fā)生在紅外區(qū),它不是吸收光譜,而是在入射光子與分子振動、轉(zhuǎn)動量子化能級共振后以另外一個頻率出射光子。入射和出射光子的能量差等于參與相互作用的分子振動、轉(zhuǎn)動躍遷能級。與紅外吸收光譜不同,拉曼光譜是一種階數(shù)更高的光子——分子相互作用,要比紅外吸收光譜的強度弱很多。但是由于它產(chǎn)生的機理是電四極矩或者磁偶極矩躍遷,并不需要分子本身帶有極性,因此特別適合那些沒有極性的對稱分子的檢測?! ∫?、相同點在于: 對于一個給定的化學鍵,其紅外吸收頻率與拉曼位移相等,均代表第一振動能級的能量。因此,對某一給定的化合物,某些峰的紅外吸收波數(shù)和拉曼位移完全相同,紅外吸收波數(shù)與拉曼位移均在紅外光區(qū),兩者都反映分子的結構信息。拉曼光譜和紅外光譜一樣,也是用來檢測物質(zhì)分子的振動和轉(zhuǎn)動能級?! 《?、不同點在于: 兩者產(chǎn)生的機理不同;紅外光譜的入射光及檢測光均為紅外光,而拉曼光譜的入射光大多數(shù)是可見光,散射光也是可見光;紅外光譜測定的是光的吸收,而拉曼測定的是光的散射;紅外光譜對于水溶液、單晶和聚合物的檢測比較困難,但拉曼光譜幾乎可以不必特別制樣處理就可以進行分析,比較方便;紅外光譜不可以用水做溶劑,但是拉曼可以,水似拉曼光譜的一種優(yōu)良溶劑;拉曼光譜的是利用可見光獲得的,所以拉曼光譜可用普通的玻璃毛細管做樣品池,拉曼散射光能全部透過玻璃,而紅外光譜的樣品池需要特殊材料做成的?! ”举|(zhì)區(qū)別:紅外是吸收光譜,拉曼是散射光譜;拉曼光譜光譜與紅外光譜兩種技術包含的信息通常是互補的。 主要區(qū)別: 1、光譜的選擇性法則是不一樣的,紅外光譜是要求分子的偶極矩發(fā)生變化才能測到,而拉曼是分子的極化性發(fā)生變化才能測到; 2、紅外很容易測量,而且信號很好,而拉曼的信號很弱; 3、使用的波長范圍不一樣,紅外光譜使用的是紅外光,尤其是中紅外,而拉曼可選擇的波長很多,從可見光到NIR,都可以使用; 4、拉曼和紅外大多數(shù)時候都是互相補充的,就是說,紅外強,拉曼弱,反之也是如此; 5、在鑒定有機化合物方面,紅外光譜具有較大的優(yōu)勢,無機化合物的拉曼光譜信息量比紅外光譜的大。 6、理論基礎和檢測方法存在明顯的不同。我們說物質(zhì)分子總在不停地振動,這種振動是由各種簡正振動疊加而成的。當簡正振動能產(chǎn)生偶極矩的變化時,它能吸收相應的紅外光,即這種簡正振動具有紅外活性;具有拉曼活性的簡正振動,在振動時能產(chǎn)生極化度的變化,它能與入射光子產(chǎn)生能量交換,使散射光子的能量與入射光子的能量產(chǎn)生差別,這種能量的差別稱為拉曼位移,它與分子振動的能級有關,拉曼位移的能量水平也處于紅外光譜區(qū)?! 〖t外光譜法的檢測直接用紅外光檢測處于紅外區(qū)的分子的振動和轉(zhuǎn)動能量;而拉曼光譜法的檢測是用可見激光來檢測處于紅外區(qū)的分子的振動和轉(zhuǎn)動能量,它是一種間接的檢測方法。
近紅外光譜技術(NIR)是90年代以來發(fā)展快、引人注目的分析技術之一。隨著NIR分析方法的深入應用和發(fā)展,已逐漸得到大眾的普遍接受和的認可。
近幾年,隨著化學計量學、光纖和計算機技術的發(fā)展,近紅外光譜分析技術正以驚人的速度應用于包括農(nóng)牧、食品、化工、石化、制藥、煙草等在內(nèi)的許多領域,為科研、教學以及生產(chǎn)過程控制提供了一個十分廣闊的使用空間。
近紅外光譜儀的優(yōu)點
1、分析速度快,一般分析一個樣品的時間約為1分鐘。
2、不需要對樣品進行化學處理,分析步驟簡單。
3、無消耗品,無環(huán)境污染,不破壞樣品,經(jīng)濟。
4、一次測試能夠同時得到多種成分或指標,甚至開發(fā)多種新指標而沒有"通道"限制。
5、分析結果精確度比濕化學方法高,因為儀器具有優(yōu)異的穩(wěn)定性,高重現(xiàn)性,操作環(huán)節(jié)少,所以數(shù)據(jù)更可靠。
6、儀器用途廣泛,能夠放到現(xiàn)場使用,甚至能夠在線實時檢測。
7、可檢測的樣品廣泛,通常是固態(tài)的片煙、煙絲或粉末,也可以是液態(tài),還可開發(fā)檢測其他輔料的方法。在真假鑒別方面也取得了進展。
8、可透過玻璃或塑料袋直接測量樣品。
9、通過模型傳遞,實現(xiàn)多用戶采用同一檢測基準,消除了個體差異,使數(shù)據(jù)更有說服力。
10、操作簡單,對人員素質(zhì)無特殊要求。
濾光片型近紅外光譜儀器以濾光片作為分光系統(tǒng),即采用濾光片作為單色光器件。
濾光片型近紅外光譜儀器可分為固定式濾光片和可調(diào)式濾光片兩種形式,其中固定濾光片型的儀器時近紅外光譜儀較早的設計形式。
儀器工作時,由光源發(fā)出的光通過濾光片后得到一寬帶的單色光,與樣品作用后到達檢測器。
該類型儀器優(yōu)點是:儀器的體積小,可以作為專用的便攜儀器;制造成本低,適于大面積推廣。
該類型儀器缺點是:單色光的譜帶較寬,波長分辨率差;對溫濕度較為敏感;得不到連續(xù)光譜;不能對譜圖進行預處理,得到的信息量少。故只能作為較低檔的專用儀器。